(57)【要約】【課題】現像器に収容された現像剤の状態を、現像手段の回転を利用して判定する。【解決手段】ロータリー現像部２１は、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋを備える。また、これらの現像器には、トナー濃度を測定するためのセンサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋが設けられている。ロータリー現像部２１を備える画像形成装置は、ある現像器について、感光体ドラム１１１と対向している状態（０°）とそれ以外の状態（９０°、１８０°、２７０°）とでトナー濃度を測定し、測定されたそれぞれのトナー濃度の相違に基づいて現像剤の状態を判定する。例えば、画像形成装置は、上述した４種類の状態において測定されたトナー濃度の差があらかじめ決められた閾値未満（すなわち、ほとんど差がない）場合には、現像器の内部において現像剤の固着が生じていると判定する。【選択図】図３
2013050546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する複数の現像器を支持する支持体を有し、当該複数の現像器を感光体に交互に対向させて当該感光体にトナーを付与する現像手段と、
前記支持体を回転させ、前記複数の現像器のいずれかがトナーを付与するときに当該現像器が前記感光体に対向するように前記現像手段を駆動する駆動手段と、
前記複数の現像器の少なくともいずれかに設けられたセンサを用いて、当該現像器におけるトナー濃度を測定する測定手段と、
前記測定手段を有する前記現像器が前記感光体に対する位置関係を異にする複数の位置にあったときに当該測定手段によりそれぞれ測定された複数のトナー濃度の差に基づいて、当該現像器における現像剤の状態に異常があるか否かを判定する判定手段と
を備える現像装置。
【請求項２】
前記現像手段は、
前記現像器の前記現像剤が移動する搬送路内に設けられ、当該搬送路内の前記現像剤を撹拌しながら搬送するオーガを有し、
前記駆動手段は、
前記現像器が前記感光体と対向する位置から他の位置に移動するまでに前記オーガの動作を停止し、
前記判定手段は、
前記オーガが動作を停止したときに前記測定手段により測定されたトナー濃度を基準として判定を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記センサに対する前記オーガの位置関係があらかじめ決められた条件を満たすときに当該オーガが停止するように前記駆動手段を制御する制御手段を備え、
前記判定手段は、
前記センサに対する前記オーガの位置関係が前記条件を満たすときに前記測定手段により測定されたトナー濃度を基準として判定を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
前記複数のトナー濃度の差が第１閾値未満である場合に、前記現像器において現像剤の固着が生じていると判定する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
前記複数の位置の差があらかじめ決められた回転角で表される場合において、前記複数のトナー濃度の差が第２閾値未満であるとき、前記現像器における現像剤量が過剰であると判定する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記複数の位置の差があらかじめ決められた回転角で表される場合において、前記複数のトナー濃度の差が第３閾値を超えるとき、前記現像器における現像剤量が不足していると判定する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
感光体と、前記感光体にトナーを付与する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の現像装置とを有し、記録媒体にトナーによって画像を形成する画像形成手段と、
前記測定手段による測定結果と前記判定手段による判定結果とに応じた処理を実行する処理実行手段と
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーとキャリアとを含む２成分現像剤について、トナーとキャリアの混合比であるトナー濃度を測定する方法には、光学的な方法と磁気的な方法とがある。光学的な方法は、例えば、トナーの色とキャリアの色の相違を利用してトナー濃度を測定するものであり、磁気的な方法は、磁性体であるキャリアの透磁率を測定することでトナー濃度を測定するものである。すなわち、透磁率は、ここではトナー濃度の代替的な測定値である。
【０００３】
トナー濃度を磁気的に測定する場合には、従来から知られている問題として、現像剤の嵩（かさ）に起因する測定誤差がある（例えば、特許文献１、２参照）。ここでいう測定誤差は、トナー濃度としては同じであるにもかかわらず、現像器内の現像剤の総量が相違することにより、測定されるトナー濃度（すなわち透磁率）も結果として相違することに起因するものである。また、現像剤は粉体であるため、間に空気を含む状態で存在しており、その密度（すなわち空気を含む割合）の相違も測定誤差の一因となり得る。
【０００４】
さらに、特許文献３には、現像剤の嵩密度の問題に加えて、凝集したトナーがトナー濃度センサの検出面に付着するという問題について記載されている。特許文献３に記載された発明は、この問題を解決するために、検出面の開口を制御し、必要な場合にのみ検出面が露出するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５６５８４号公報（段落０００４等）
【特許文献２】特開２００２−１４８９２７号公報（段落０００４等）
【特許文献３】特開２００５−２６６０５８号公報（段落０００８等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、現像器に収容された現像剤の状態を、現像手段の回転を利用して判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る現像装置は、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する複数の現像器を支持する支持体を有し、当該複数の現像器を感光体に交互に対向させて当該感光体にトナーを付与する現像手段と、前記支持体を回転させ、前記複数の現像器のいずれかがトナーを付与するときに当該現像器が前記感光体に対向するように前記現像手段を駆動する駆動手段と、前記複数の現像器の少なくともいずれかに設けられたセンサを用いて、当該現像器におけるトナー濃度を測定する測定手段と、前記測定手段を有する前記現像器が前記感光体に対する位置関係を異にする複数の位置にあったときに当該測定手段によりそれぞれ測定された複数のトナー濃度の差に基づいて、当該現像器における現像剤の状態に異常があるか否かを判定する判定手段とを備える構成を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載の構成において、前記現像手段は、前記現像器の前記現像剤が移動する搬送路内に設けられ、当該搬送路内の前記現像剤を撹拌しながら搬送するオーガを有し、前記判定手段は、前記オーガが動作を停止し、前記センサに対する当該オーガの位置関係があらかじめ決められた条件を満たすときに前記測定手段により測定されたトナー濃度を用いて判定を行う構成をさらに有する。
本発明の請求項３に係る現像装置は、請求項２に記載の構成において、前記オーガが前記条件を満たす位置で停止するように当該オーガの動作を制御する制御手段を備える構成をさらに有する。
本発明の請求項４に係る現像装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構成において、前記判定手段は、前記複数のトナー濃度の差が第１閾値未満である場合に、前記現像器において現像剤の固着が生じていると判定する構成をさらに有する。
本発明の請求項５に係る現像装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の構成において、前記判定手段は、前記複数の位置の差があらかじめ決められた回転角で表される場合において、前記複数のトナー濃度の差が第２閾値未満であるとき、前記現像器における現像剤量が過剰であると判定する構成をさらに有する。
本発明の請求項６に係る現像装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の構成において、前記判定手段は、前記複数の位置の差があらかじめ決められた回転角で表される場合において、前記複数のトナー濃度の差が第３閾値を超えるとき、前記現像器における現像剤量が不足していると判定する構成をさらに有する。
【０００９】
本発明の請求項７に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体にトナーを付与する請求項１ないし６のいずれかに記載の現像装置とを有し、記録媒体にトナーによって画像を形成する画像形成手段と、前記測定手段による測定結果と前記判定手段による判定結果とに応じた処理を実行する処理実行手段とを備える構成を有する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１、７の構成によれば、現像器に収容された現像剤の状態を、現像手段の回転を利用して判定することが可能である。
請求項２の構成によれば、基準を定めずに測定を行う場合に比べ、オーガの位置関係の相違に起因する測定結果のずれの影響を少なくすることが可能である。
請求項３の構成によれば、感光体に対するオーガの位置関係がそのときどきで変わらないようにすることが可能である。
請求項４の構成によれば、現像剤の固着が生じている状態を異常として判定することが可能である。
請求項５の構成によれば、現像剤量が過剰である状態を異常として判定することが可能である。
請求項６の構成によれば、現像剤量が不足している状態を異常として判定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成を示すブロック図
【図２】画像形成部の構成を示す図
【図３】ロータリー現像部の構成を示す図
【図４】現像器の内部の構成を示す図
【図５】現像器の内部の構成を示す図
【図６】第１オーガの回転時のセンサの出力値を示す図
【図７】スリップリングを用いた場合の現像器の概略的な構成を例示する図
【図８】制御部の機能構成を示すブロック図
【図９】トナー濃度が同じになるように維持した場合における、現像剤量（ｇ）とセンサの出力値（Ｖ）の関係を示す図
【図１０】画像形成装置の動作を示すフローチャート
【図１１】６色の現像器を有する現像装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［発明の要旨］
本発明は、いわゆるロータリー方式の現像手段を有する現像装置及び画像形成装置において、現像器内の現像剤の状態を測定するとともに、その測定結果に基づいて現像剤の状態に異常があるか否かを判定することを主たる特徴とするものである。本発明は、ロータリー方式の現像手段が回転することを利用し、現像手段が複数の姿勢（すなわち回転状態）にあるときのそれぞれの測定結果の差に基づいて、現像器内の現像剤がどのような状態にあるのかを判定するものである。ここにおいて、現像剤の状態とは、現像剤が凝集するなどして特定の場所に固着している状態に加え、現像器内の現像剤の量（以下「現像剤量」という。）のことを含むものである。
【００１３】
［実施形態］
図１は、本発明の実施の一形態である画像形成装置１０の構成を示すブロック図である。画像形成装置１０は、画像形成部１１０と、センサ部１２０と、取得部１３０と、ＵＩ（User Interface）部１４０と、制御部１５０とを備える。
【００１４】
画像形成部１１０は、現像剤により記録媒体に画像を形成する手段であり、本発明の画像形成手段の一例に相当するものである。すなわち、画像形成部１１０は、電子写真方式により画像を形成する手段である。本実施形態において、現像剤は、トナーとキャリアとを含んだ２成分現像剤である。また、記録媒体とは、画像を記録するための媒体であって、例えば用紙であるが、その材質やサイズが特定のものに限定されるわけではない。
【００１５】
また、画像形成部１１０は、現像装置２０を含んで構成される。現像装置２０は、いわゆるロータリー方式の現像装置であって、ロータリー現像部２１と、駆動部２２とを有する。ロータリー現像部２１は、後述する感光体ドラム１１１にトナーを付与する手段であり、本発明の現像手段の一例に相当するものである。駆動部２２は、ロータリー現像部２１が回転するようにこれを駆動する手段であり、本発明の駆動手段の一例に相当するものである。駆動部２２は、モーターやギアによって構成される。
【００１６】
センサ部１２０は、本発明の測定手段の一部を構成するものであり、トナー濃度を測定するための手段である。ここにおいて、トナー濃度とは、現像剤におけるトナーとキャリアの混合比をいう。本実施形態において、センサ部１２０は、トナー濃度そのものに代えて、キャリアの透磁率を代替的に測定している。ここでは、トナー濃度が高い状態というのは、トナーがキャリアに比して多い状態を指すものとする。センサ部１２０は、本実施形態においては、磁性体であるキャリアの透磁率を計測する構成が採用されている。センサ部１２０は、透磁率を表す信号を制御部１５０に供給する。
【００１７】
取得部１３０は、画像データを取得する手段である。取得部１３０は、パーソナルコンピュータなどの外部装置から画像データを取得する。あるいは、取得部１３０は、原稿を光学的に読み取る読取手段や、画像データを送受信する通信手段を介して画像データを取得してもよい。取得部１３０は、相手先の外部装置又は手段に対応した通信インターフェイスによって画像データを取得する。
【００１８】
ＵＩ部１４０は、ユーザと情報をやりとりするための手段である。ＵＩ部１４０は、液晶ディスプレイなどの表示手段や、警告音などの音声を再生する放音手段（ブザー、スピーカ等）を備えるとともに、ユーザの操作を受け付けるボタンなどを備える。また、ＵＩ部１４０は、タッチスクリーンを備えた表示手段、すなわち、画像を表示するとともにユーザの操作を受け付ける手段であってもよい。なお、ユーザへの情報の報知は、表示手段と放音手段のいずれ一方のみで行われてもよい。
【００１９】
制御部１５０は、画像形成装置１０の動作を制御する手段であり、本発明の制御手段の一例に相当する。制御部１５０は、画像形成部１１０に画像データを供給したり、画像形成部１１０に必要な指示を与えたりする。制御部１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを備えたコンピュータ、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの専用の集積回路、若しくはこれらの協働によって実現される。
【００２０】
図２は、画像形成部１１０の構成を示す図である。画像形成部１１０は、上述した現像装置２０に加え、感光体ドラム１１１と、帯電ロール１１２と、露光装置１１３と、中間転写ベルト１１４と、一次転写ロール１１５と、複数の支持ロール１１６と、二次転写ロール１１７と、定着装置１１８と、クリーニングブレード１１９とを含んで構成される。
【００２１】
感光体ドラム１１１は、静電潜像及びトナー像を保持し、図中の矢印Ａ１が示す方向に回転する部材であり、本発明の感光体の一例に相当するものである。感光体ドラム１１１は、光が照射されることによってその表面電位を変化させる光導電層が形成されている。帯電ロール１１２は、感光体ドラム１１１に接触してこれを帯電させる部材である。なお、感光体ドラム１１１を帯電させる手段は、ロール状に限らずブラシ状であってもよいし、コロトロンやスコロトロンのように感光体ドラム１１１に接触しないタイプのものであってもよい。露光装置１１３は、帯電した感光体ドラム１１１に光を照射し、部分的に電位差を生じさせて静電潜像を形成する手段である。
【００２２】
中間転写ベルト１１４は、トナー像を移動させる無端のベルト状の部材である。中間転写ベルト１１４は、複数の支持ロール１１６により支持され、図中の矢印Ａ２が示す方向に回転されることによってその位置を変化させる。支持ロール１１６は、その少なくともいずれかがモータなどの駆動手段によって駆動され、中間転写ベルト１１４を回転させる。
【００２３】
一次転写ロール１１５は、感光体ドラム１１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１１４に転写する部材である。一次転写ロール１１５は、感光体ドラム１１１との間に電位差を生じさせ、トナー像を感光体ドラム１１１から中間転写ベルト１１４へと転移させる。二次転写ロール１１７は、中間転写ベルト１１４に転写されたトナー像を、図中の破線の矢印Ａ３に沿って搬送される記録媒体に転写する手段である。定着装置１１８は、トナー像が転写された記録媒体に熱と圧力とを加え、トナーを記録媒体に定着させる手段である。
【００２４】
クリーニングブレード１１９は、二次転写ロール１１７によって転写されなかったトナーを取り除く手段である。クリーニングブレード１１９が取り除くトナーには、二次転写ロール１１７において記録媒体に十分に転写されずに中間転写ベルト１１４に残留したトナーと、記録媒体に転写される必要がないトナーとがある。記録媒体に転写される必要がないトナーは、例えば、トナー濃度を調整するためにロータリー現像部２１から強制的に排出されたトナーである。なお、トナーを取り除く手段は、ブレード状に限らず、ブラシ状であってもよい。
【００２５】
図３は、ロータリー現像部２１の構成を示す図である。同図に示すロータリー現像部２１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーをそれぞれ収容し、感光体ドラム１１１と対向するように設けられたロータリー方式の現像装置である。ただし、ロータリー現像部２１が収容するトナーは、必ずしもこれらの色に限定されない。
【００２６】
ロータリー現像部２１は、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋと、支持体２１５とを有する。また、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋのそれぞれには、センサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋが設けられている。なお、センサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋは、センサ部１２０の構成要素であり、本実施形態では透磁率を計測する手段である。
【００２７】
現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋは、それぞれ、符号に対応する色の現像剤を収容し、必要に応じてこれを感光体ドラム１１１に付与する手段である。例えば、現像器２１０Ｙであれば、イエロートナーを収容しており、現像器２１０Ｍであれば、マゼンタトナーを収容している。支持体２１５は、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋを支持する円柱状の部材である。また、支持体２１５は、軸部２１６を有し、軸部２１６を中心として回転するよう構成されている。支持体２１５は、本実施形態においては、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋのそれぞれが軸部２１６を中心として９０°の角度をなして配置されるようにこれらを支持する。
【００２８】
現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋは、収容する現像剤が異なるものの、その機能は共通している。また、センサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋも、計測対象の現像剤が異なるものの、透磁率を測定するという機能は共通である。そこで、以下においては、各々を区別する必要がない場合に、これらを「現像器２１０」、「センサ１２１」というように総称するものとする。
【００２９】
以下においては、現像器２１０の姿勢を次のように表記する。すなわち、現像器２１０が感光体ドラム１１１と対向する状態にあることを、「（当該現像器が）現像位置にある」状態であるという。現像位置とは、現像器２１０が現像を行うときの現像器２１０の位置のことである。また、現像器２１０のその他の姿勢については、現像位置を基準とした回転角によって表現するものとする。つまり、現像器２１０が現像位置にあるとき（図３の現像器２１０Ｙの状態）の回転角を「０°」とし、ここから時計回りに１／４回転したとき（図３の現像器２１０Ｍの状態）の回転角を「９０°」、さらに時計回りに１／４回転したとき（図３の現像器２１０Ｃの状態）の回転角を「１８０°」、さらに時計回りに１／４回転したとき（図３の現像器２１０Ｋの状態）の回転角を「２７０°」とする。
【００３０】
図４は、現像器２１０の内部の構成を示す図である。現像器２１０は、第１オーガ２１１と、第２オーガ２１２と、マグロール２１３と、規制部材２１４とを内部に含んで構成される。また、現像器２１０の内部には、現像剤を搬送するための空間である第１搬送路２１０ａと第２搬送路２１０ｂとが形成されている。現像器２１０は、第１搬送路２１０ａにトナーやキャリアを供給するとともに、これを第１オーガ２１１で撹拌及び搬送しながら第２搬送路２１０ｂに移動させ、第２オーガ２１２を介してマグロール２１３へとトナーを供給する。第１搬送路２１０ａと第２搬送路２１０ｂとは、内壁によって仕切られているが、その内壁にはトナーが流通するための切り欠きが設けられている。
【００３１】
第１オーガ２１１及び第２オーガ２１２は、トナーを撹拌しながら搬送する部材である。第１オーガ２１１は、第１搬送路２１０ａの内部に設けられ、第２オーガ２１２は、第２搬送路２１０ｂの内部に設けられる。マグロール２１３は、感光体ドラム１１１と対向して接触し、感光体ドラム１１１にトナーを付与する。規制部材２１４は、マグロール２１３に付着するトナーの量（層厚）を制限するための部材である。
【００３２】
図５は、現像器２１０の内部の構成を図４と別の方向から示す図である。第１オーガ２１１は、同図に示すように、シャフト２１１ａと、スパイラル２１１ｂと、パドル２１１ｃとを有し、シャフト２１１ａを中心にして回転するように構成されている。第１搬送路２１０ａにある現像剤は、シャフト２１１ａの回転に伴い、スパイラル２１１ｂによって撹拌及び搬送される。また、センサ１２１は、第１搬送路２１０ａ内の現像剤と接するように設けられた検知面１２１ａを有する。パドル２１１ｃは、検知面１２１ａと対向する位置に設けられており、シャフト２１１ａとともに回転する。パドル２１１ｃは、平板状になっており、現像剤を検知面１２１ａにかき寄せる機能を有する。
【００３３】
なお、検知面１２１ａは、現像器２１０が現像位置にある場合において、現像剤量が望ましい状態であるときに、現像剤によってその表面が覆われる位置に設けられている。かかる位置は、より具体的には、現像器２１０が現像位置にある場合にシャフト２１１ａよりも下方である。なぜならば、現像剤は自重によって第１搬送路２１０ａの下方に溜まるからである。ただし、検知面１２１ａの位置は、シャフト２１１ａの真下を避けた方がよい。この位置であると、現像剤が実際にはほとんどなく、撹拌及び搬送ができない状態であっても現像剤が計測されるからである。
【００３４】
図６は、第１オーガ２１１の回転時のセンサ１２１の出力値であって、現像器２１０が現像位置にある場合の出力値を示す図である。センサ１２１の出力値は、透磁率の大きさを示しており、ここでは電圧（Ｖ）によって表されている。同図に示すように、センサ１２１の出力値は、スパイラル２１１ｂが検知面１２１ａの前を通過するときに第１のピーク値を示し、パドル２１１ｃが検知面１２１ａの前を通過するときに第２のピーク値を示すとともに、パドル２１１ｃが検知面１２１ａの前を通過した後に急激に下降する。第２のピーク値は、パドル２１１ｃの形状やサイズにも依存するが、ここでは第１のピーク値よりも大きくなっている。
【００３５】
現像器２１０は、センサ１２１の出力値が複数の回転角において制御部１５０に供給されるように構成されている。本実施形態の現像器２１０は、周知のスリップリングによって電気的な接続を保つように構成されている。ただし、回転中の電気的な接続を実現する構成はこれに限らず、例えば、センサ１２１が無線信号によって出力値を発信するように構成されていてもよい。
【００３６】
図７は、スリップリングを用いた場合の概略的な構成を例示する図である。現像器２１０は、軸部２１６の表面に電極１２３Ｙ、１２３Ｍ、１２３Ｃ、１２３Ｋを有し、軸部２１６の内部にリード線１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋを有する。軸部２１６の内部は中空になっている。リード線１２２Ｙ、１２２Ｍ、１２２Ｃ、１２２Ｋは、それぞれ、センサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋのいずれかと、これに対応する電極１２３Ｙ、１２３Ｍ、１２３Ｃ、１２３Ｋとを電気的に接続する。これらはいずれも、支持体２１５の回転に伴って回転する。一方、ワイヤブラシ１２４Ｙ、１２４Ｍ、１２４Ｃ、１２４Ｋ及びリード線１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、１２５Ｋは、支持体２１５の回転によって移動しないように設けられ、電極１２３Ｙ、１２３Ｍ、１２３Ｃ、１２３Ｋとの電気的接続を維持する。リード線１２５Ｙ、１２５Ｍ、１２５Ｃ、１２５Ｋは、センサ１２１Ｙ、１２１Ｍ、１２１Ｃ、１２１Ｋの出力値を制御部１５０に供給する。
【００３７】
図８は、制御部１５０の機能構成を示すブロック図である。制御部１５０は、トナー濃度算出部１５１と、判定部１５２と、処理実行部１５３とを実現する。トナー濃度算出部１５１は、センサ部１２０との協働によって、本発明の測定手段に相当する機能を実現する。トナー濃度算出部１５１は、センサ１２１により計測された透磁率に基づいて各色の現像器２１０におけるトナー濃度を算出する。トナー濃度は、現像剤量が望ましい状態にあるときには、センサ１２１により計測された透磁率と規則的な相関を有する。
【００３８】
図９は、トナー濃度が同じになるように維持した場合における、現像剤量（ｇ）とセンサ１２１の出力値（Ｖ）の関係を示す図である。同図に示すように、センサ１２１の出力値は、現像剤量が過剰である場合と不足する場合とを除き、トナー濃度と相関を有して変化する。したがって、センサ１２１の出力値が現像剤量を精度良く反映する現像剤量の範囲（図中の破線で示す範囲）を現像剤量が望ましい状態であるとすればよい。本実施形態においては、現像剤量がこのような範囲外にある状態のことを、現像剤の状態が異常であるとみなす。この状態は、現像剤量の増加と透磁率の増加とに関する規則性が失われた状態であって、換言すれば、センサ１２１の出力値から実際のトナー濃度を精度良く測定することを保証できない状態である。
【００３９】
判定部１５２は、センサ部１２０による測定結果に基づいて、現像剤の状態に異常があるか否かを判定する手段であり、本発明の判定手段の一例に相当する。判定部１５２は、より詳細には、記憶部１５４と比較部１５５とを含む。記憶部１５４は、トナー濃度の目標値を記憶する。比較部１５５は、記憶部１５４に記憶された目標値を読み出し、これをトナー濃度算出部１５１により算出されたトナー濃度と比較する。また、比較部１５５は、トナー濃度とその目標値とを比較する処理に加え、姿勢が異なる状態で測定されたトナー濃度どうしを比較する処理を実行する。
【００４０】
なお、トナー濃度の目標値は、画像形成装置１０が別途備える記憶装置など、制御部１５０の外部に記憶されていてもよい。この場合、制御部１５０は、外部の記憶装置から目標値を読み出す構成を有していれば十分である。
【００４１】
処理実行部１５３は、センサ部１２０による測定結果や判定部１５２による判定結果に応じた処理を実行する手段であり、本発明の処理実行手段の一例に相当する。処理実行部１５３が実行する処理は、例えば、各色の現像器２１０の動作を制御する処理や、現像剤の状態に異常があることをユーザに報知する処理である。また、処理実行部１５３が実行する処理は、トナー又はキャリアの量を調整する処理を含む。
【００４２】
画像形成装置１０の構成は、以上のとおりである。この構成のもと、画像形成装置１０は、画像データに応じた画像を形成する処理を実行する。画像形成装置１０は、ロータリー方式の現像装置２０を有するため、２色以上のカラー画像を形成するときには、支持体２１５を回転させ、必要な現像器２１０を感光体ドラム１１１に交互に対向させて画像を形成する。画像形成装置１０は、画像を形成するときには、現像器２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋのいずれかが感光体ドラム１１１と対向するように、支持体２１５の姿勢を制御する。
【００４３】
また、画像形成装置１０は、このように画像を形成しながら、適当なタイミングで現像器２１０の内部のトナー濃度を測定し、必要に応じてトナー又はキャリアを供給したり、あるいは強制的に排出したりすることによって、トナー濃度が望ましい状態を維持するように制御する。この制御に用いるのは、現像器２１０が現像位置にある状態で測定されたトナー濃度である。
【００４４】
加えて、画像形成装置１０は、測定されているトナー濃度自体の妥当性を判定するために、現像器２１０が現像位置以外の位置にあるときにもトナー濃度を測定する。すなわち、画像形成装置１０は、感光体ドラム１１１に対する位置関係を異にする複数の位置（すなわち姿勢）において、現像器２１０の内部のトナー濃度を測定する。センサ１２１の計測結果を用いた画像形成装置１０の動作は、具体的には以下のとおりである。
【００４５】
図１０は、現像剤の状態を判定するための画像形成装置１０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートで説明されている処理は、特定色についての処理のみである。しかし、画像形成装置１０においては、実際には、このような処理が４色分並行して実行されている。
【００４６】
画像形成装置１０の制御部１５０は、まず、特定色の現像器２１０が現像位置において駆動されているか否かを判断し（ステップＳ１）、駆動が開始されるまで処理を待機する。現像器２１０が現像位置で駆動中であると、制御部１５０は、トナー濃度を測定する（ステップＳ２）。このとき、制御部１５０は、図６に示したような出力値を取得する。制御部１５０は、このように変化する出力値から、トナー濃度と特に高い相関を有する成分（例えば第２のピーク値）を抽出し、これを用いてトナー濃度を算出する。
【００４７】
制御部１５０は、現像器２１０が駆動中であり、第１オーガ２１１や第２オーガ２１２が回転している間は、トナー濃度を繰り返し算出する。すなわち、制御部１５０は、現像器２１０が駆動中であるか否かを判断し（ステップＳ３）、駆動中であればステップＳ２の処理を再度実行する。
一方、現像器２１０の駆動が停止した場合、制御部１５０は、第１オーガ２１１が停止したときのトナー濃度を算出し、これを記憶する（ステップＳ４）。制御部１５０は、このとき算出したトナー濃度を現像位置におけるトナー濃度（すなわち回転角が０°の場合におけるトナー濃度）として記憶する。つまり、制御部１５０は、第１オーガ２１１が停止したときのトナー濃度を基準として、後述する判定を実行する。
【００４８】
なお、センサ１２１の出力値は、図６に示したように、第１オーガ２１１との位置関係によって変動する。そのため、制御部１５０は、第１オーガ２１１が自然に停止したときに測定されたトナー濃度を基準として用いるのではなく、センサ１２１と第１オーガ２１１とがあらかじめ決められた条件を満たす位置関係になった時点で現像器２１０の駆動が停止するようにこれを制御し、このとき測定されたトナー濃度を基準として用いてもよい。ここでいうあらかじめ決められた条件とは、例えば、トナー濃度が第２のピーク値を示すことである。すなわち、制御部１５０は、スパイラル２１１ｂやパドル２１１ｃが特定の位置（より詳細には、特定の位置からの誤差があらかじめ決められた範囲内である位置）にあるときに現像器２１０の駆動が停止するように駆動を制御する。このようにすると、センサ１２１と第１オーガ２１１との位置関係がそのときどきで変わらなくなる。
【００４９】
現像装置２０においては、ある色の現像が終了すると、別の色の現像が開始される。すなわち、このとき制御部１５０は、当該別の色の現像器２１０が感光体ドラム１１１と対向するように支持体２１５を回転させる。また、制御部１５０は、支持体２１５の回転に合わせて、回転角が９０°、１８０°、２７０°の場合の現像器２１０のトナー濃度をそれぞれ測定して記憶する（ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７）。これらの測定は、他の現像器２１０（そのとき現像位置にある現像器２１０）が駆動している期間に行われるのが望ましい。なお、これらの場合において、現像器２１０の駆動は、回転角が０°の場合に停止してからそのまま（停止したまま）であるとする。そうすると、センサ１２１と第１オーガ２１１との位置関係は、各姿勢において特別な制御を行わなくても、現像位置におけるトナー濃度を記憶した状態のまま維持される。これを実現する構成としては、例えば、駆動力が現像位置にある現像器２１０のみに伝達され、他の位置においては伝達されない構成が挙げられる。
【００５０】
制御部１５０は、４種類の位置（回転角が０°、９０°、１８０°、２７０°）のそれぞれにおけるトナー濃度を記憶したら、これらのトナー濃度の差が第１閾値（Ｔｈ１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ８）。具体的には、制御部１５０は、４つのトナー濃度から最大値と最小値とを特定し、最大値と最小値の差分が第１閾値未満であるか否かを判断する。
【００５１】
制御部１５０は、トナー濃度の差が第１閾値未満である場合には、センサ１２１が（現像器２１０内部の現像剤全体の透磁率ではなく）検知面１２１ａに固着した現像剤の透磁率を計測しているものと判定する。なぜならば、各回転角でのトナー濃度にほとんど差が生じないというのは、現像剤量が望ましい状態においては起こり得ない状態だからである。現像剤量が望ましい状態においては、例えば回転角が０°である場合には、検知面１２１ａは現像剤に覆われる一方、回転角が１８０°（又は２７０°）である場合には、検知面１２１ａと現像剤との間には現像器２１０中の空気が介在する。そのため、これらの２つの場合には、測定されるトナー濃度に有意な差が生じるはずである。
【００５２】
制御部１５０は、現像器２１０（より具体的には検知面１２１ａ）において現像剤の固着が生じていると判定した場合には、固着時処理を実行する（ステップＳ９）。固着時処理は、例えば、ユーザに現像剤の固着が生じていることを音声や画像によって報知する処理である。あるいは、固着時処理として、制御部１５０は、固着した現像剤が剥がれ落ちるのを促進するように、第１オーガ２１１を回転させたり、支持体２１５を回転させたりしてもよいし、センサ１２１の計測結果を用いるのを止め、センサ１２１の計測結果によらないで現像器２１０にトナーやキャリアを補給するようにしてもよい。なお、現像器２１０や検知面１２１ａに振動を与える手段（圧電素子など）が設けられる場合であれば、制御部１５０は、当該手段によって振動を与える処理を固着時処理として実行してもよい。
【００５３】
ステップＳ８において現像剤の固着が生じていると判断しなかった場合、制御部１５０は、回転角が０°の場合と１８０°の場合のトナー濃度の差と、回転角が０°の場合と２７０°の場合のトナー濃度の差を算出し、これらがともに第２閾値（Ｔｈ２）未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。なお、制御部１５０は、これらの差の一方のみを算出して第２閾値と比較してもよいし、これらの差と比較する閾値を別々の値にしてもよい。また、トナー濃度の差は、ここでは絶対値で表されるものとする。
【００５４】
制御部１５０は、ステップＳ１０において算出された差が第２閾値未満であると判断した場合、現像器２１０内部の現像剤量が過剰であると判定する。なぜならば、回転角が１８０°や２７０°の場合には、検知面１２１ａがシャフト２１１ａよりも上方に位置するため、現像剤量が適切であれば、回転角が０°の場合よりもトナー濃度が小さめに測定されるはずだからである。したがって、第２閾値は、現像剤量が適切である場合（特にその上限の場合）において、回転角が０°のときに測定されることが期待されるトナー濃度と回転角が１８０°や２７０°のときに測定されることが期待されるトナー濃度とに基づいて決められればよい。
【００５５】
制御部１５０は、現像剤量が過剰であると判定した場合には、過剰時処理を実行する（ステップＳ１１）。過剰時処理は、例えば、現像剤を現像器２１０から強制的に排出したり、ユーザに現像剤量が過剰であることを音声や画像によって報知したりする処理である。あるいは、過剰時処理は、センサ１２１の計測結果を用いるのを止め、センサ１２１の計測結果によらないで現像器２１０にトナーやキャリアを補給するものであってもよい。
【００５６】
ステップＳ１０においてトナー濃度の差が第２閾値未満であると判断しなかった場合、制御部１５０は、回転角が０°の場合と９０°の場合のトナー濃度の差を算出し、これが第３閾値（Ｔｈ３）を超えるか否かを判断する（ステップＳ１２）。制御部１５０は、この差が第３閾値を超えると判断した場合、現像器２１０内部の現像剤量が不足していると判定する。回転角が０°の場合と９０°の場合とは、いずれも検知面１２１ａがシャフト２１１ａよりも下方に位置するため、現像剤量が適切であれば、トナー濃度に大きな差は生じないはずである。第３閾値は、現像剤量が適切である場合（特にその下限の場合）において、回転角が０°の場合に測定されることが期待されるトナー濃度と回転角が９０°の場合に測定されることが期待されるトナー濃度とに基づいて決められればよい。
【００５７】
制御部１５０は、現像材料が不足していると判定した場合には、不足時処理を実行する（ステップＳ１３）。不足時処理は、例えば、現像剤を現像器２１０内部に供給したり、ユーザに現像剤量が不足していることを音声や画像によって報知したりする処理である。あるいは、不足時処理は、センサ１２１の計測結果を用いるのを止め、センサ１２１の計測結果によらないで現像器２１０にトナーやキャリアを補給するものであってもよい。また、制御部１５０は、現像剤を安定させるためのその他の処理を実行してもよい。
【００５８】
固着時処理、過剰時処理又は不足時処理のいずれかを終えたら、制御部１５０は、画像形成が継続しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。制御部１５０は、画像形成が継続中であれば、ステップＳ１からの処理を再び実行する一方、画像形成が行われていなければ、現像剤の状態の判定に係る処理を終了する。
【００５９】
以上のように、画像形成装置１０は、現像位置においてトナー濃度を測定するだけでなく、現像位置以外の感光体ドラム１１１との位置関係を異にする複数の位置においてもトナー濃度を測定することにより、トナー濃度を現像位置において測定しただけでは得られない現像剤の状態（現像剤が固着している状態、現像剤量が過剰である状態、現像剤量が不足している状態）の判定を実現する。
【００６０】
［変形例］
本発明の実施の態様は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す形態であってもよい。また、これらの形態は、必要に応じて、併用したりその一部を置き換えたりすることによって、互いに組み合わされてもよい。
【００６１】
（１）本発明の現像装置は、いわゆるロータリー方式の現像装置であればよく、その色数は２色以上であれば特に限定されない。また、各色の現像器は、必ずしも同じサイズである必要はなく、特定色の現像器が他よりも大きく構成されていてもよい。この場合、各現像器の配置も、回転軸を中心として９０°ずつ等間隔になっている必要はない。
【００６２】
図１１は、６色の現像器を有する現像装置２０ａを示す図である。現像装置２０ａは、現像器２１０１、２１０２、２１０３、２１０４、２１０５及び２１０６と、支持体２１５ａと、センサ１２１１、１２１２、１２１３、１２１４、１２１５及び１２１６とを備える。画像形成装置１０は、現像装置２０に代えて現像装置２０ａを備える構成であってもよい。
【００６３】
現像器２１０１、２１０２、２１０３、２１０４、２１０５及び２１０６は、軸部２１６ａからみて６０°おきに配置されている。また、支持体２１５ａは、軸部２１６ａを中心に回転する。現像装置２０ａにおいて用いられるトナーの色は、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色に加え、オレンジやグリーンなどである。また、トナーの色は、いわゆる特色（蛍光色、メタリック色など）が含まれてもよい。
【００６４】
現像装置２０ａにおいては、例えば、現像位置に対する回転角が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°である位置においてトナー濃度が測定される。第２閾値との比較は、例えば、現像位置（すなわち０°）で測定されたトナー濃度と回転角が１８０°又は２４０°である場合のトナー濃度の差を用いて行われる。また、第３閾値との比較は、例えば、現像位置（すなわち０°）で測定されたトナー濃度と回転角が６０°又は１２０°である場合のトナー濃度の差を用いて行われる。なお、現像剤の状態の判定に係る処理は、トナー濃度を測定する位置や記憶するトナー濃度の数が異なる点を除けば、上述した実施形態の処理（図１０参照）と共通する。
【００６５】
（２）トナー濃度を測定する位置は、必ずしも現像位置でなくてもよい。トナー濃度を測定する位置は、感光体に対する位置関係が異なる複数の位置であればよく、その具体的な位置が限定されるわけではない。ただし、トナー濃度を測定する位置が当該現像器又は他の現像器の現像位置に相当する場合には、それ以外の位置で（現像以外の目的で）停止する必要がなくなる。
【００６６】
（３）本発明のセンサは、透磁率を計測する磁気的なセンサに限定されず、光学的なセンサであってもよい。光学的なセンサであっても、現像剤の固着などによる測定誤差の問題は生じ得るからである。ここにおいて、光学的なセンサとは、トナーの色とキャリアの色の相違を利用してトナー濃度を測定するものである。
【符号の説明】
【００６７】
１０…画像形成装置、１１０…画像形成部、１２０…センサ部、１３０…取得部、１４０…ＵＩ部、１５０…制御部、１５１…トナー濃度算出部、１５２…判定部、１５３…処理実行部、１５４…記憶部、１５５…比較部、２０、２０ａ…現像装置、２１…ロータリー現像部、２１０、２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋ、２１０１、２１０２、２１０３、２１０４、２１０５、２１０６…現像器、２１５…支持体、２２…駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013050546.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013050546.tif 000011
【図１０】
2013050546.tif 000012
【図１１】
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